JP2017529460A5 - - Google Patents

Description

[030]ＥＨＣシステム１００はまた、水分配回路１３０および冷却剤分配回路１４０を含んでいてもよい。水分配回路１３０は、水のストリーム（例えば、液体および／または蒸気）を各ＥＨＣスタックに分配し、次いで各ＥＨＣスタックから放出された水のストリームを収集し、水のストリームをＥＨＣシステム１００から外に方向付けるように設計された複数の通路または導管を含んでいてもよいし、または収集された水のストリームを再利用してもよい。水のストリームは、例えば各電気化学セル内の湿度を制御して電解質の伝導率を維持するために、各スタック内で使用されてもよい。

[032]ＥＨＣシステム１００はまた、第１のセンサー１６１、第２のセンサー１６２、および第３のセンサー１６３を含んでいてもよい。第１のセンサー１６１は、ＥＨＣスタック１２１を出る冷却剤の温度を示すシグナルを生成するように設計されていてもよい。第２のセンサー１６２は、ＥＨＣスタック１２２を出る冷却剤の温度を示すシグナルを生成するように設計されていてもよい。第３のセンサー１６３は、ＥＨＣスタック１２１および１２２に入る冷却剤の温度を示すシグナルを生成するように設計されていてもよい。制御器１１０は、第１のセンサー１６１、第２のセンサー１６２、および第３のセンサー１６３と連通していてもよい。制御器１１０は、各シグナルを受信し、シグナルに基づいてＥＨＣスタック１２１およびＥＨＣスタック１２２内における冷却剤の温度変化を計算するように設計されていてもよい。各スタック内における冷却剤の温度変化に基づいて、制御器１１０は、温度変化および各スタックの電力を利用する各スタック内の冷却剤流分布を計算することができる。例えば、ＥＨＣスタックの物理学を考慮すれば、圧力差による電気化学ポテンシャルは、以下に示すネルンストの式を使用して計算することができる。

[034]温度変化に基づいて冷却剤流分布を計算することは、各スタックに連結される個々の流量計を除去できるようになるために、ＥＨＣシステム１００を簡略化することができる。

Claims (15)

1. マルチスタック電気化学的水素圧縮機（ＥＨＣ）システムであって、
   ２個またはそれより多くのＥＨＣスタック、ここで各ＥＨＣスタックは、少なくとも１個の電気化学セルおよび電力供給源を含む、
   各ＥＨＣスタックの該電力供給源と連通する制御器、ここで該制御器は、各ＥＨＣスタックの該電力供給源を独立して制御することによって、該ＥＨＣシステムの総エネルギー消費を低減するように設計されている、
   各ＥＨＣスタックを通って水を循環させるように設計された水分配回路、
   各ＥＨＣスタックを通って冷却剤を循環させるように設計された冷却剤分配回路、
   各スタックの出口において該冷却剤分配回路中に配置され、そしてスタックの出口における冷却剤温度を示すシグナルを生成するように設計された少なくとも１個のセンサー、および
   該冷却剤分配回路中に配置され、各スタックの入口における冷却剤温度を示すシグナルを生成するように設計された少なくとも１個のセンサー
   を含み、
   前記ＥＨＣシステムは、各スタックを通る冷却剤の分布が各スタックを通る該冷却剤の温度差に基づいて決定されるように設計されている、上記ＥＨＣシステム。
2. 該制御器は、望ましい水素の処理量に基づいて前記システムへの総電流の流れを維持しながら、各スタックの電力を一致させることを含むように各ＥＨＣスタックの前記電力供給源を制御するように設計されている、請求項１に記載のＥＨＣシステム。
3. 該制御器は、各スタックによる発熱を実質的に一致させることにより各ＥＨＣスタックの前記電力供給源を制御するように設計されている、請求項２に記載のＥＨＣシステム。
4. 該制御器は、各ＥＨＣスタックに適用された電流分布を最適化しながら各ＥＨＣスタックに適用された電位を実質的に一致させることにより各ＥＨＣスタックの前記電力供給源を制御するように設計されている、請求項１に記載のＥＨＣシステム。
5. 最もよい性能を有するＥＨＣスタックは、最も高い温度のスタックであるように設計されており、そして最も悪い性能を有するＥＨＣスタックは、最も低い温度のスタックであるように設計されている、請求項４に記載のＥＨＣシステム。
6. 前記制御器は、各スタックの熱負荷が実質的に等しくなるように前記電力を制御することによってスタックの耐久性を増加させるようにさらに設計されている、請求項１に記載のＥＨＣシステム。
7. 該複数のセンサーは、各ＥＨＣスタックにわたる温度差を示すシグナルを生成するように設計されており、
   前記制御器は、各スタックの温度差が、前記電力供給源の電力分布の決定に利用されるように設計されている、請求項１に記載のＥＨＣシステム。
8. ２個またはそれより多くのＥＨＣスタックを有するマルチスタック電気化学的水素圧縮機（ＥＨＣ）システムを制御する方法であって、
   ２個またはそれより多くのＥＨＣスタックに、水素を含有するガスストリームを方向付けること、
   独立した電力供給源から、２個またはそれより多くのＥＨＣスタックに電力を供給すること、
   各ＥＨＣスタックに独立して供給された該電力を制御すること、
   各ＥＨＣスタックを通って水を循環させること、
   各ＥＨＣスタックを通って冷却剤を循環させること、
   各スタックを出る該冷却剤の温度を検出すること、
   各スタックに入る該冷却剤の温度を検出すること、
   各スタックを通る該冷却剤の温度差を計算すること、および
   各スタックを通る該冷却剤の温度差に基づいて各スタックを通る冷却剤流分布を決定すること
   を含む、上記方法。
9. 前記電力を制御することは、前記ＥＨＣシステムの総エネルギー消費を低減する、請求項８に記載の方法。
10. 前記電力を制御することは、水素の望ましい処理量を満たすのに十分な前記システムへの総電流を維持しながら、各ＥＨＣスタックの前記電力を一致させることを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記電力を制御することは、各ＥＨＣスタックからの熱負荷を実質的に一致させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記電力を制御することは、各ＥＨＣスタックに適用された電流分布を最適化しながら各ＥＨＣスタックに適用された電位を実質的に一致させることによって、前記システムによって消費された総電力を低減することを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記電力を制御することは、前記システムの最もよい性能を有するＥＨＣスタックに、それが最も高い温度のスタックになるように最も多くの電流を供給すること、一方で、前記システムの最も悪い性能を有するＥＨＣスタックに、それが最も低い温度のスタックになるように最も少ない電流を供給することを含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記電力を制御することが、実質的に全ての前記スタックの熱負荷を平均させることにより、スタックの耐久性を増加させることを含む、請求項８に記載の方法。
15. 各ＥＨＣスタックにわたる温度差を検出すること
    をさらに含み、ここで前記電力を独立して制御することは、独立した電力供給源からの電力分布の決定において、各スタックの該温度差を利用することを含む、請求項８に記載の方法。